[发明专利]一种阻燃、透明生物基光固化树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种阻燃、透明生物基光固化树脂及其制备方法与应用，属于生物基功能高分子材料的技术领域。本发明的阻燃、透明生物基光固化树脂的制备方法包括以下步骤：来自生物质的丁香酚原料溶于溶剂中，在碱性催化剂催化下，丁香酚上的羟基与六氯环三磷腈上的磷氯键发生化学反应生成多烯丙基修饰的磷腈阻燃剂单体，然后该磷腈阻燃剂单体与多巯基的物质在光照条件下发生巯基‑烯光交联固化反应制备树脂。本发明的生物基光固化树脂制备方法工艺简单、快速、可操作性强，容易量产，原料绿色、可再生、成本低。本发明的生物基光固化树脂不仅具有阻燃、透明，而且机械性能高、热学稳定，适宜于光学器件、表面涂饰、电子封装、牙科材料等领域。

技术领域

本发明属于生物基功能高分子材料的技术领域，具体涉及一种阻燃、透明生物基光固化树脂及其制备方法与应用。

背景技术

随着化石燃料的日益枯竭和能源、环境危机的日趋严重，一种绿色、可再生、可持续的生物基功能材料越来越受到人们的重视。因此基于聚多糖、木质素、蛋白、核苷酸、植物油等生物质资源构建的功能材料受到学术界、工业界和各国政府的广泛关注。然而，尽管人们已经成功利用多种方法设计制造了各种生物质来源的单体或聚合物以代替石油基高分子产品，但是其本征性能和功能性仍然难以满足实际使用的需要。其中最主要的一点是由于生物质原材料的高含炭量导致生物基产品或生物基材料普遍易燃，大大阻碍和限制了生物基材料和制品的广泛利用。在生物基材料中添加一种含卤阻燃剂可有效降低其可燃性，但是卤素阻燃剂在燃烧时会释放出有毒的卤化氢尤其是溴化氢，严重污染环境与人类健康。因此，各种新的无卤阻燃剂被设计合成并用于替代含卤阻燃剂。其中，环磷腈及其衍生物既可以作为阻燃剂的酸源，又可以作为氮源，同时结构易化学修饰各种功能官能团，而受到广泛研究。另外，为了避免物理混合添加阻燃剂对最终材料的热力学性能影响，合成可以参与聚合物交联网络结构的反应型磷腈阻燃剂，可以开发高性能的阻燃生物基树脂。

在各种生物质资源中，丁香酚(4-烯丙基-2-甲氧基苯酚)是一种廉价、低毒、容易获得的植物精油，可从丁香油中提取或通过木质素转化制得。得益于分子结构中高反应活性的刚性苯酚骨架和易于进一步转化的烯丙基，通过对酚羟基进行化学修饰或者对烯丙基进行环氧化反应、巯基烯反应，很容易制备含有丁香酚的多官能度单体，是一种可用于构建生物基高分子材料的优良生物质原料。近年来，利用光引发巯基烯反应构建新型生物基高分子吸引了越来越多的研究兴趣。丁香酚的烯丙基亦可用于巯基烯反应，并具有较高的反应活性。目前通过巯基烯反应构建的丁香酚基高分子已经被尝试应用于薄膜、涂料、胶粘剂、聚氨酯泡沫、自愈合聚合物等领域。但以上材料普遍存在力学性能差，玻璃化温度低，且无阻燃性能，因此其综合性能较差，难以真正实用化。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种阻燃、透明的生物基光固化树脂的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的阻燃、透明的生物基光固化树脂。

本发明再一目的在于提供上述阻燃、透明的生物基光固化树脂在光学器件、表面涂饰、电子封装、牙科材料等领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种阻燃、透明生物基光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先将丁香酚溶于溶剂中，加入碱催化剂与六氯环三磷腈，发生催化反应，待反应结束后，将所得反应液纯化后即得多烯丙基修饰的磷腈类丁香酚基阻燃剂；

(2)将步骤(1)合成的多烯丙基修饰的磷腈类丁香酚基阻燃剂与多巯基物质，在溶剂溶解状态下或无溶剂加热状态下混合均匀，再加入光引发剂，在光源光照条件下发生巯基-烯光聚合反应，制备得到生物基光固化树脂。

步骤(1)所述溶剂为在常温或加热状态下可以溶解丁香酚与六氯环三磷腈的溶剂，可以为有机溶剂或无机碱水溶液；